第四節轉基因生物和轉基因食品第五節人類基因組計劃1概述重組DNA技術的步驟和應用。(重難點)2關注轉基因生物和轉基因食品的安全性。(重點)3掌握核基因組、線粒體基因組等基因組的含義。(重點)轉 基 因 生 物 和 轉 基 因 食 品1重組DNA技術(1)概念：又稱轉基因技術，指利用分子生物學和基因工程的手段，將某種生物的基因轉移到其他生物物種中，使其出現原物種不具有的新性狀的技術。(2)操作步驟：獲取目的基因：利用限制性內切酶從目的基因所 在的生物的體細胞中直接提取， 或利用mRNA逆轉錄等方法人工合成體外重組DNA分子：將外源DNA插入載體，將兩種DNA分子連接起來重組DNA分子導入受體細胞：利用顯微注射等方法導入 篩選和鑒定：目的是獲得能夠表達所需遺傳性狀或所需產物的受體細胞(3)意義：實現了種間遺傳物質的轉移，并能將獲得的新性狀穩定地遺傳給后代。2轉基因生物和轉基因食品(1)轉基因生物：由于目的基因的導入，引起原有遺傳物質組成改變的生物。(2)轉基因食品：用轉基因生物生產或制造的食品、食品原料以及食品添加劑等。(3)轉基因生物可能帶來的風險主要表現在：造成遺傳多樣性的降低。產生超級病毒。對地球化學循環產生重要影響。(4)對于轉基因食品安全性的評價主要集中在環境安全性和食用安全性兩個方面。合作探討探討1：轉基因生物具有了新的性狀，從變異來源上屬于哪一類？提示：基因重組。探討2：把一種生物的基因植入另一種生物體內后，該基因為什么能表達？提示：因為不同生物基因的物質組成相同、空間結構相同，且所有生物在表達過程中共用一套密碼子。探討3：種植抗蟲棉可以減少農藥的使用量，減少環境污染，那么對環境有沒有負面影響呢？提示：轉基因生物可能對生物的多樣性、生態環境和人類健康構成威脅。思維升華1轉基因技術技術原理不同生物之間的基因重組操作環境生物體外操作對象基因操作水平DNA分子水平操作步驟獲取目的基因體外重組DNA分子重組DNA導入受體細胞篩選和鑒定結果人類需要的基因產物或生物類型優點可定向改造生物的遺傳性狀2.基因工程的應用(1)作物育種：利用基因工程的方法，獲得高產、穩產和具有優良品質的農作物，培育出具有各種抗逆性的作物新品種，如抗蟲棉等。(2)藥物研制：利用基因工程的方法，培育轉基因生物，利用轉基因生物生產出各種高質量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等。(3)環境保護：如利用轉基因細菌降解有毒有害的化合物，吸收環境中的重金屬，分解泄漏的石油，處理工業廢水等。3轉基因生物的優缺點優點缺點解決糧食短缺問題；大大減少農藥的使用量，減少環境污染；增加食物營養，提高附加值；增加食物種類，提升食物品質；提高生產效率，帶動相關產業發展可能出現新的過敏原或重組形成新病毒；可能產生抗除草劑的雜草；可能使疾病的傳播跨越物種障礙；可能會損害生物多樣性；可能會對人類生活環境造成二次污染(1)轉基因生物存在安全性問題的原因目前對基因的結構、調控機制及基因間的相互作用了解有限。目的基因往往是異種生物的基因。外源基因插入宿主細胞基因組的部位往往是隨機的。(2)基因工程育種與傳統育種的區別基因工程育種的優勢在于突破物種間的界限，實現真正意義的遠緣雜交。基因工程技術是定向改造生物，獲得目的產品。4基因重組與轉基因技術的比較基因重組轉基因技術不同點概念在生物體有性生殖過程中，控制不同性狀的基因重新組合按照人們的意愿，把一種生物的某種基因提取出來，加以修飾改造，然后放到另一種生物的細胞里，定向地改造生物的遺傳性狀 重組方式同一物種的不同基因不同物種的不同基因變異大小小大意義是生物變異的來源之一，對生物進化有重要意義使人類有可能按照自己的意愿直接、定向地改造生物的性狀，培育出新品種相同點都實現了不同基因間的重新組合，都能使生物產生變異1科學研究發現，P53基因是一種遏制細胞癌變的基因。科學家發現幾乎所有的癌細胞中都有P53基因異常的現象。現在通過動物病毒轉導的方法將正常P53基因轉入到癌細胞中，發現能引起癌細胞產生“自殺現象”。對于該基因療法，從變異的角度分析屬于()A基因突變B基因重組C染色體結構變異D染色體數目變異【解析】此療法運用了轉基因技術，過程中動物病毒DNA做為載體，所依據的原理為基因重組。【答案】B2下圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟，字母X可能代表()A不能合成胰島素的細菌細胞B. 能合成抗體的人類細胞C. 能合成胰島素的細菌細胞D不能合成抗生素的人類細胞【解析】圖示為DNA重組技術，受體細胞成功導入目的基因后，目的基因可在受體細胞內穩定存在并表達。【答案】C人 類 基 因 組 計 劃1基因組和人類基因組(1)基因組是指一個單倍體細胞核中、一個細胞器(如線粒體、葉綠體)中或一個病毒中所包含的全部DNA(或RNA)分子的總稱。基因組可分為核基因組、線粒體基因組、葉綠體基因組、病毒基因組等。通常所說的基因組是指核基因組。(2)人類基因組是指單倍體細胞中整套染色體，即22條常染色體、一條X染色體和一條Y染色體上所具有的全部DNA分子。2人類基因組計劃概述(1)人類基因組計劃的目標。最初目標：測定人類基因組DNA分子的核苷酸排列次序，繪制成精細的DNA序列圖，定位約10萬個基因，并對其他生物進行類似研究。終極目標：闡明人類基因組全部DNA序列、識別基因等。(2)意義對于人類疾病的預防、診斷及治療方式都會有全新的改變。極大地促進生命科學領域一系列基礎研究的發展。合作探討探討1：人類基因組計劃的目的是什么？提示：人類基因組計劃的目的是測定人類基因組的全部DNA序列，解讀其中包含的遺傳信息。探討2：人類基因組計劃需測定多少條染色體上的DNA序列？線粒體DNA是否在內？提示：需測定24條染色體(22XY)上的DNA序列，不包括線粒體DNA。探討3：若要進行果蠅基因組研究，研究多少條染色體上的DNA序列？提示：果蠅基因組：3條常染色體和X、Y兩條性染色體，共5條染色體。思維升華1染色體組和基因組的確定(1)染色體組：染色體組是指細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發育、遺傳和變異的全部遺傳信息。(2)基因組：對于有性染色體的生物(二倍體)，其基因組為常染色體/2性染色體；對于無性染色體的生物，其基因組與染色體組相同。如下圖所示果蠅核基因組為、X和Y五條染色體，即3(常)X、Y。2.核基因組與染色體組的聯系(1)基因組可分為核基因組、線粒體基因組、葉綠體基因組、病毒基因組等，通常所說的基因組是指核基因組。(2)對于性染色體決定性別的二倍體生物，其核基因組等于染色體組加上另一條性染色體的全部遺傳信息。(3)對于非性染色體決定性別的生物，如水稻、玉米，因其無性染色體，其核基因組與染色體組一樣，就是一個染色體組所包含的全部遺傳信息。3常見生物基因組和染色體組中的染色體如下1下列關于人類基因組計劃的敘述，合理的是()A該計劃的實施將有助于人類對自身疾病的診治和預防B該計劃是人類從細胞水平研究自身遺傳物質的系統工程C該計劃的目的是測定人類一個染色體組中全部DNA序列D該計劃的實施不可能產生種族歧視、侵犯個人隱私等負面影響【解析】人類基因組計劃的目的是測定人類基因組(24條染色體)的全部DNA序列，而一個染色體組僅含23條染色體(22X或22Y)，C項錯誤；人類基因組計劃是人類從分子水平上研究自身遺傳物質，B項錯誤；該項計劃的實施雖對于人類疾病的診治和預防有重要意義，但也可能產生種族歧視、侵犯個人隱私等負面影響，因此，A項正確，D項錯誤。【答案】A2人類的染色體組和人類的基因組的研究對象各包括哪些染色體？() 【導學號：73730068】46條染色體22條常染色體X染色體或22條常染色體Y染色體22條常染色體X、Y染色體44條常染色體X、Y染色體ABC D【解析】人類的染色體組可從配子中分析出組合方式：22條常染色體X染色體或22條常染色體Y染色體。但研究人類基因組時，X和Y兩條性染色體存在非同源區段，所以為22條常染色體X染色體Y染色體。【答案】B1下列關于轉基因植物的敘述，正確的是()A轉入油菜的抗除草劑基因，不會傳入環境中B轉基因植物及其產物進入土壤后，可能會對地球化學循環產生重要影響C動物的生長激素基因轉入植物后不能表達D如轉基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題【解析】轉入油菜的基因，可以通過花粉傳入環境中，A項錯誤；動物的生物激素基因轉入植物后也能表達，C項錯誤；轉基因技術的安全性問題，要通過驗證才能得到證實，D項錯誤。【答案】B2下列實踐活動包含基因工程技術的是()A水稻F1花藥經培養和染色體加倍，獲得基因型純合新品種B抗蟲小麥與矮稈小麥雜交，通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C將含抗病基因的重組DNA導入玉米細胞，經組織培養獲得抗病植株D用射線照射大豆使其基因結構發生改變，獲得種子性狀發生變異的大豆【解析】本題要求學生綜合理解單倍體育種、雜交育種、基因工程育種和誘變育種的原理。A項為單倍體育種，原理是染色體變異；B項為雜交育種，原理為基因重組；C項為基因工程育種，需要利用基因工程技術將重組DNA分子導入受體細胞，原理為基因重組；D項為誘變育種，原理為基因突變。【答案】C3玉米體細胞中共有20條染色體，要測定玉米基因組的核苷酸序列，需要測定的染色體數為()【導學號：73730069】A20條B15條C10條 D11條【解析】玉米是雌雄同體的生物，細胞內不含性染色體，所以測定玉米基因組只需測定每對染色體中的一條即可，也就是10條染色體。【答案】C4“人類基因組計劃”的主要工作是測定基因組的整體序列，其序列是指()ADNA的堿基排列順序BmRNA的堿基排列順序CtRNA的堿基排列順序D蛋白質的氨基酸排列順序【答案】A5下圖為果蠅染色體圖，若要對此果蠅進行染色體的脫氧核糖核苷酸序列的測定，那么需要測定的染色體是()A、Y B、XC、X、Y D、X、Y【解析】對果蠅染色體的測定應分別測定5條不同形態和大小的染色體。根據果蠅的染色體圖可知，果蠅的體細胞含有2個染色體組，每一個染色體組中含有4條染色體，由于果蠅的性染色體是XY型，所以應分別對其進行測定。【答案】C學業分層測評(十七)(建議用時：45分鐘)學業達標1科學家經過多年的努力，創立了一種新興生物技術重組DNA技術，實施該技術的最終目的是()A定向提取生物體的DNA分子B定向地對DNA分子進行“剪切”C在生物體外對DNA分子進行改造D定向地改造生物的遺傳性狀【答案】D2將人的生長激素基因導入鯽魚，培育出能快速生長的鯽魚新品種。該育種方法屬于()A誘變育種 B轉基因技術C單倍體育種 D雜交育種【解析】將“外源”基因導入受體細胞中表達的技術應為轉基因技術。【答案】B3下列科技成果中，根據基因重組的原理進行的是()我國科學家袁隆平利用雜交技術培育出超級水稻我國科學家將蘇云金芽孢桿菌的某些基因移植到棉花體內培育抗蟲棉我國科學家通過返回式衛星搭載種子培育出太空椒A BC D【解析】是誘變育種，利用的是基因突變的原理。【答案】B4在人類基因組計劃的研究中，科學家認為：人類基因組全部DNA約有31.6億個堿基對，估計基因的堿基對數目約占全部堿基的10%。這里所說的基因是指()A編碼區與非編碼區B外顯子和內含子C蛋白質編碼基因D起調控作用的基因【解析】在人類基因組計劃中所指的基因均指蛋白質編碼基因即結構基因，每個蛋白質編碼基因其內部結構分為編碼區與非編碼區，其中編碼區又分為若干個外顯子和內含子。【答案】C5下列關于轉基因生物可能對生物多樣性造成威脅的敘述是() 【導學號：73730070】A轉基因在野生種群的固定導致野生等位基因的丟失B轉基因生物中的抗病毒基因可能與某種病毒發生重組，產生超級病毒C轉基因植物及其產物影響一些微生物活動D轉基因生物食品在人食用后可能會產生一些有毒物質，影響人體健康【解析】A造成遺傳多樣性的降低，B、D對人類健康造成威脅，C對地球化學循環產生重要影響。【答案】A6我國科學家運用DNA重組技術，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因導入棉花細胞并成功表達，培育出了抗蟲棉。下列敘述不正確的是()A基因的完整性對于抗蟲基因在棉花細胞中的表達不可缺少B重組DNA分子中增加一個堿基對，不一定導致毒蛋白的毒性喪失C抗蟲棉的抗蟲基因可通過花粉傳遞至其野生親緣中，從而造成基因污染D轉基因棉花是否具有抗蟲特性是通過檢測棉花對抗生素的抗性來確定的【解析】基因只有保持完整性，才能表達；重組DNA分子中增加一個堿基對，如果對抗蟲基因沒有造成破壞，通過轉錄、翻譯合成的蛋白質同樣具有生物活性；轉基因抗蟲棉是否具有抗蟲特性，可通過讓害蟲吞吃抗蟲棉后觀察效果。【答案】D7以下有關轉基因技術的敘述，正確的是()A轉基因技術是細胞水平上的操作B轉基因技術的產物對人類都是有益的C轉基因技術產生的變異屬于人工誘變D轉基因技術育種的優點之一是目的性強【解析】轉基因技術是在分子水平上的操作，A錯；其產物對人類可能存在安全性問題，B錯；此技術產生的變異屬于基因重組，C錯；育種優點是定向改變生物的遺傳性狀，目的性強，D正確。【答案】D8(2016湛江模擬)要將基因型為AaBB的植物，培育出以下基因型的品種AaBb；AaBBC；AAaaBBBB；aB。則對應的育種方法依次是()A誘變育種、轉基因技術、細胞融合、花藥離體培養B雜交育種、花藥離體培養、轉基因技術、多倍體育種C花藥離體培養、誘變育種、多倍體育種、轉基因技術D多倍體育種、花藥離體培養、誘變育種、轉基因技術【解析】用基因型為AaBB的植物要培育出AaBb的品種，可利用物理或化學方法處理材料，通過基因突變獲得；要獲得AaBBC的品種，由于本物種沒有C基因，所以必須通過轉基因技術；要獲得AAaaBBBB的品種，可通過細胞融合；要獲得aB的品種，可利用花藥離體培養。【答案】A9(2013江蘇高考改編)現有小麥種子資源包括：高產、感病；低產、抗病；高產、晚熟等品種。為滿足不同地區及不同環境條件下的栽培需求，育種專家要培育3類品種：a.高產、抗病；b.高產、早熟；c.高產、抗旱。下述育種方法可行的是()(1)利用、品種間雜交篩選獲得a(2)對品種進行染色體加倍處理篩選獲得b(3)a、b和c的培育均可采用誘變育種方法(4)用轉基因技術將外源抗旱基因導入中獲得cA(1)(2) B(2)(3)C(3)(4) D(1)(4)【解析】欲獲得高產、抗病品種，應利用和進行品種間雜交篩選 ，(1)錯誤；欲獲得高產、早熟品種，則應對進行誘變育種，(2)錯誤；誘變育種可以產生新基因，因此a、b、c都可以通過誘變育種獲得，(3)正確；基因工程可定向改變生物性狀，要獲得高產、抗旱品種，可通過基因工程轉入抗旱基因實現，(4)正確。【答案】C10酵母菌的維生素、蛋白質含量高，可生產食品和藥品等。科學家將大麥細胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌可產生LTP1蛋白并釀出泡沫豐富的啤酒。基本的操作過程如下圖。(1)該技術定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳的變異的來源中屬于_。(2)本操作中為了將LTP1基因導入酵母菌細胞內，所用的載體是_。(3)要使載體與LTP1基因連接，首先應使用_對載體和含LTP1基因的DNA進行切割。(4)飲用轉基因的酵母菌釀造的啤酒安全嗎？_。【解析】(1)由于重組DNA技術利用定向技術克服遠緣雜交不親和的障礙，使原來不在一起的基因組合到一起，使生物具有特定性狀，其原理應為基因重組。(2)載體取自大腸桿菌的質粒(見圖)。(3)基因工程中的“剪刀”為限制性內切酶。(4)可以從正、反兩個角度考慮。轉基因的酵母菌釀造的啤酒對人類的健康有害，因為：轉基因食物中的毒素可引起人類急、慢性中毒或產生致癌、致畸、致突變作用；食物中的免疫或致敏物質可使人類機體產生過敏反應。或答對人體安全，因為：兩種食品成分相同，目前暫未找到不安全的證據。(合理即可)【答案】(1)基因重組(2)質粒(3)同一種限制性內切酶(4)反對觀點：不安全，轉基因食品可能會損傷人體的消化系統，破壞人體免疫系統贊成觀點：安全，轉基因食品與非轉基因食品成分相同，經毒性分析其不對人體健康產生影響(目前還未找到不安全的證據，回答上述兩種觀點之一即可)能力提升11人的體細胞中含有46條染色體，水稻的體細胞中含有24條染色體，那么，人的一個單倍體基因組和水稻的一個單倍體基因組含有的DNA數分別是()A24、23B24、12C46、24 D23、12【解析】人的單倍體基因組包含22條常染色體和X、Y兩條性染色體，而水稻單倍體基因組只有12條染色體。【答案】B12(2016深圳檢測)水母發光蛋白由236個氨基酸構成，其中Asp、Gly和Ser構成發光環，現已將這種蛋白質的基因作為生物轉基因的標記，在轉基因技術中，這種蛋白質的作用是()A促使目的基因導入受體細胞中B促使目的基因在受體細胞中復制C篩選出獲得目的基因的受體細胞D使目的基因容易成功表達【解析】發光蛋白基因是轉基因技術中的標記基因，其作用是鑒別受體細胞是否含有目的基因(或目的基因是否導入成功)，C項符合題意。【答案】C13已知某種限制性內切酶在一線性DNA分子上有3個酶切位點，如圖中箭頭所指，如果該線性DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產生a、b、c、d四種不同長度的DNA片段。現在多個上述線性DNA分子，若在每個DNA分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷，則從理論上講，經該酶切后，這些線性DNA分子最多能產生長度不同的DNA片段種類數是()線性DNA分子的酶切示意圖A3 B4C9 D12【解析】每一種限制性內切酶切割DNA后會把DNA分割成兩個片段，且不同的限制性內切酶切割后的片段不一樣，如果將圖中的三個切割位點自左至右依次標為甲乙丙，由甲處切，可產生兩個片段，即a和右邊的bcd段，如果只從乙處切，就有ab和cd段，如果只從丙處切，就有abc和d段，甲乙同時切，就有a、b和cd段，乙丙同時切，就有ab和c、d段，甲丙同時切，就有a、bc、d段三種片段，甲乙丙三者都同時切，就有a、b、c、d四種片段。【答案】C14質粒是基因工程中最常用的運載體，質粒上有標記基因，如下圖所示，通過標記基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同，細菌在培養基上的生長情況也不同。如圖表示外源基因的插入位置(插入點有a、b、c)。 【導學號：73730071】.(1)質粒的基本組成單位是_。(2)將細菌放在含有四環素、氨芐青霉素的培養基中培養，屬于基因工程操作中的_步驟。(3)在插入外源基因過程中用到的工具酶有_。.設計實驗探究外源基因插入的位置。(1)步驟：將導入外源基因的細菌進行培養產生大量細菌。分組：將細菌平均分成兩組并標號為1、2。培養：將第1組細菌放入_中培養，將第2組細菌放入_中培養。觀察并記錄結果。(2)預測實驗結果及結論：若1組、2組均能正常生長，則外源基因插入點是_；若1組能正常生長，2組不能生長，則外源基因插入點是_；若1組不能生長，2組能生長，則外源基因插入點是_。【解析】.(1)質粒是小型環狀DNA分子，其基本單位是脫氧核糖核苷酸。(2)抗四環素基因和抗氨芐青霉素基因都屬于標記基因，其目的是便于目的基因的檢測與鑒定。.若目的基因插入a點，則受體細胞既具有抗四環素的能力，又具有抗氨芐青霉素的能力；若目的基因插入b點，則受體細胞只具有抗四